远景能源王晓宇博士：重新理解智能风机

2017年10月16日-19日，2017北京国际风能大会（CWP2017）在北京隆重召开。远景能源（江苏）有限公司副总裁王晓宇博士出席企业创新剧场，发表《智能风机是什么》的主题演讲，解密智能控制技术、激光雷达技术与叶片研发创新如何实现降本增效，不断推低风电度电成本。

以下为发言实录：

非常高兴有机会在这里为大家分享远景的智能风机领域新的理解和新的阐释。

大家知道，实际上在2010年远景在大家都还看到风机只是一个装备的时候，就已经对风机的智能化提出了非常多的见解和定义，以至于当时远景是全球第一个提出智能风机的制造商。时隔七年，在这里我想给大家分享的题目仍然还是“智能风机是什么”，这就意味着，实际上经过七年的发展，大家现在可以看到，智能风机已经成为了一个风机的标配，但是究竟什么是智能风机？随着技术的日新月异，智能风机的内涵实际上也在不断地发生变化，走到今天，大家可以看到，昨天梁司长还在谈到的是风电要作为最低度电成本的能源形式，需要率先的摆脱补贴。

大家可以看到随着历史发展的过程我们往前看，可再生能源的度电成本是以一个非线性的速度在下降的。风电的度电成本究竟还能有多少下降的空间？我们想用智能风机的技术来进一步阐释可再生能源的本质为什么会是技术。是更大的叶轮，更加的智能，更高的塔筒，这实际上已经是行业对更低度电成本、风电设备的共识，但是如果仅仅只是理解更大的风轮，更高的塔筒，实际上大家需要更进一步的去理解，是什么才能使能如此大的叶轮，如此高的塔筒，才能够降低度电成本。其实叶片也好，塔筒也好都是一个立体形状，所以它的长度实际上和它的重量是成立方关系的。随着叶片逐渐的增大，塔筒逐渐的增高，我们要想让度电成本进一步的降低，这个时候我们对叶片的重量，塔筒的重量实际上提出了更加严苛的要求，什么才能够使得我们做到这一点，今天我给大家分享两个远景对智能风机的更新的内涵的定义。

所以风机的设备成本和可靠性，是大家面临的一个重要的挑战，所以这也是行业机构对整个未来度电成本下降的预测，所以大家可以看到设备的下降，设备造价的下降已经成为我们降低度电成本一个非常重要的力量。更高的塔筒，更大的风轮看起来可以带来更多的电量，同时但是也带来了更多的挑战。当一个风轮的面积已经达到一个足球场面积的时候，这个时候我们再谈风速，已经变得非常苍白。你会发现在一个足球场这么大的分轮面积下，风所承受的载荷，在风轮的左边右边上边下边都会有很大的差别，这实际上给我们带来是风轮不平衡载荷的挑战，而风轮不平衡的载荷在以前只有70米风轮直径，可能还不是明显。当风轮直径到达120米甚至今天看到170米的时候，这个不平衡载荷的挑战将会变得不可忽视，甚至成为决定我们风电设备可靠性和成本重要的因素。随着塔筒越来越高，低风速高剪切对于塔筒高度要求越来越高得时候，高塔筒动态要求也变得越来越高，今天给大家分享智能风机技术是如何面对这些挑战，如何解决这些挑战，从而使等我们的度电成本能够降到更低。

除了刚才说到的叶轮增大之后的挑战外，我们更大的叶轮可能还要放在什么地方呢？放在复杂的地理条件下，通过动画大家可以看到，对于看起来风轮其实只是在一个平面上旋转，由于复杂的地形对它产生的气流，所产生的不平衡压力，其实会传导到我们的载荷，传导到我们的零部件，这个上面会产生非常大的不平衡力。大家可以想象一下，当左边的风右边的风，当一个气体经过一个斜坡压缩过来的风，所产生的动力，可以想象一下，作为一个风机，其实它只有在感知到了这些不平衡之后，它才会做相应的动作，这其实有点像我们可以看到的汽车，我们做了这样一个游戏，如果我们是在这样一个车上来开的时候，大家可以看到，如果我们看不到前方的车是什么样的，我们其实是很难去真正避免和前面车的碰撞，但是反过来，如果我们能够提前看到前面车的来向，这个时候我们对于驾驶就会变得更加的游刃有余。

介绍完了这么多挑战，实际上远景对智能风机新的内涵所给出的一些解决方案和一些技术是什么样的？在这里我很高兴给大家介绍远景第一个技术是激光雷达技术，今年我们实际上已经经过了一年的测试验证，在明年远景的风机上，在需要风机的机组上我们将会使得激光雷达设备成为远景智能风机的标准设备。大家对激光雷达并不陌生，但是如果把这样一个激光雷达作为风机的标准设备，这在全国还没有过运用的先例，但是大家都知道，如果我们要是有一个激光雷达，能够提前七八秒钟知道风轮前面的风速，而且不是一个点的风速，而是一个平面的风速，这个时候我们的风机刚才看到了能够做出大量的提前的前窥控制，从而提升更高的发电量，降低更多的载荷。，首先市面上没有专门服务于风电设备控制的激光传感器，其次如果动辄几十万上百万的激光传感器装配在我们的风机上，实际上给我们风机带来的度电成本下降是非常困难的，这就是为什么远景研发了完全自主知识产权，完全适用于风机控制的激光雷达设备，而这样一个激光雷达传感器在今年整个一年的远景在广灵复杂地形下多变的风速环境下的测试，取得了非常好的效果。这就是基于WEB可以看到激光雷达测的外面，大家可以看到上面横坐标是360度，也就是说可以看到随着时间轴不断的推移，不同的颜色实际上是代表不同的风，这个时候大家可以看到在一个风轮层面上它的颜色并不是均一的，甚至在不同的角度上可以看到有不同颜色的深浅，从而代表同一个风轮面积上，其实是有不同的风速。所以可以看到左边这两个实际上是在不同角度下风速的图谱，所以这就预示着什么？以前我们的风机有点像盲人在风速中去捕获能量，它永远只能靠它的拐棍，靠他的手和脚的感知，实际上等他碰到障碍物的时候，可能更加灵敏的在碰到的时候，能够减少他的速度，但是他不能像正常人一样很早就能看到前面的障碍物，从而能够做出正确的反馈。当我们的风机具备了这样眼睛的时候，实际上我们的大脑将会处理更大的信息，从而能够使得我们风电的度电成本取得更大的下降空间，所以这是激光雷达能给我们带来的好处。

第二个我再给大家讲一下什么叫智能叶片。大家想想叶片不就是一个很长的物理的叶片的异型实体，它为什么能叫智能呢？这是远景接下来给大家介绍的第二个技术，今年都已经通过了验证。所以说大家可以看到上面，这其实是机器视觉，大家可以看到下面这些是什么，是远景智能叶片上所产生的只有机器可以看得到的涂层，而这些涂层在夜晚，我们的机器视觉摄像头是可以能够捕捉到整个叶型的动态过程，所以上面其实就是通过机器视觉所能够在机器的还原下来整个风轮叶片动态的特征。所以设想一下，当一个具有170米、150米、130米的叶轮直径旋转的时候，如果有一双眼睛，能够时时刻刻地盯着我们叶片的动态特性，这个时候我们就没有必要把叶片做的像钢棍一样的硬，它可以是相对柔软的叶片，因为我们的机器视觉是可以无时无刻不在跟随、跟踪和判断现在叶片的动态变化，但是要记住当风轮的直径已经做到如此之大的时候，你想把叶片做成钢性的已经是不可能的事情，这是智能风机将会有更加智能化的视觉，能够感知到风，能够感知到巨大柔软的叶片在空气中是如何动态的变化的。所以这一切其实都是围绕着度电成本的降低，当风轮越来越大了之后，这些技术将会变成不可或缺的风机技术，你可以把叶轮越做越大，你可以把塔筒越做越高，如果你不具备这样智能的雷达技术，不具备这样智能的机器视觉监测技术，实际上你将会让一个巨大无比身高的盲人，在一个非常复杂、非常危险的风流环境中去生存，他的风险之高是可想而知的。

那么实际上后面就是说了，只有当我们的眼睛能够看到风，只有当机器的视觉能够看到叶片叶形动态的变化，我们的大脑才能够处理，我们才能够用激光雷达的信号进行前窥控制，用智能计算把叶片不平衡载荷通过刚才的叶片的动态的机器视觉的感知，能够消除它的疲劳载荷的极限，包括降低它的极限载荷的包络，所以这一切都是大叶轮所能够带来好处的同时，我们必须解决的技术挑战。

当然最后一个技术大家都知道，实际上远景是行业内目前在刚性塔筒揉性刚塔筒全国领先，具有上百台业绩高塔筒设备的提供商和解决方案提供商，所以大家可以看到，实际上一个柔性的高塔筒就像刚才我说对智能控制要求越来越高，如果你要做混凝土塔筒，可以不用要求这样高的控制技术，但是实际上任何事物的两面性，今天不详细讲了，但是远景选择用技术解决的道路，大家可以看到阻尼的控制方法，叶轮不平衡的控制方法，以及对于穿越的保护算法，这一切的一切最后所带来的这是140米塔筒整个运行时候的状态，大家可以看到，经过智能化的控制方法，再高的塔筒它运行的时候仍然是非常的平稳。

所以这一切的一切，最后回到一句话，技术是为了更低的度电成本，可再生能源它的本质其实就是不断地技术进步，所推低的不断更低的新能源的度电成本，谢谢大家。

（发言为能见APP整理，未经本人审核）